Як працює GPS у спортивному годиннику

«Спіймати» супутник перед тренуванням, подивитися поточну дистанцію пробіжки або швидкість — для нас це настільки звичайні речі, що ми і не замислюємося про те, як вони працюють.

Система GPS, що дозволяє мільйонам спортсменів-аматорів дізнаватися базові дані про тренування та записувати треки пробіжок, спочатку розроблялася для військової індустрії, але стала доступна для звичайних людей в 1994-95 роках.

Першим спортивним годинником з датчиком GPS став Garmin Forerunner 101, випущений у 2003 році. Він виглядав громіздким, не вмів вивантажувати тренування на комп’ютер, а також мав малий час автономної роботи. Але з розвитком технологій прийом сигналу зі супутників став набагато кращим, зменшився час отримання сигналу і розміри годинника, час автономної роботи збільшився, а також з’явилося завантаження треків на комп’ютер (привіт, Runkeeper і Strava!).

Ці зміни зробили спортивний годинник must-have для тих, хто активно займається спортом.

Як працює GPS? (дуже спрощено)

Global Positioning System (GPS, «система глобального позиціонування») визначає наше місцезнаходження з допомогою процесу тріангуляції.

Це коли за різницею між часом, коли супутник відправив сигнал GPS, і часом, коли годинник його отримав, визначається, де перебуває приймач сигналу.

Процес повторюється багато разів — супутник то віддаляється, то наближається до годинника, визначаючи його точне розташування, і вибудовує трек, яким рухається спортсмен.

Для роботи GPS потрібно три складові: супутники, наземні керуючі станції та приймачі (наприклад, біговий годинник).

Як працює GPS в спортивних годинниках 5 — На гіфці показано кількість постійно видимих супутників в одній точці

24 супутники GPS рухаються по 6 орбітах на висоті 20 тис км зі швидкістю ~14 тис. км/год. За день кожен супутник робить два повні кола навколо Землі. Мінімальний набір, який здатен порівняно точно визначити, де ви є — це чотири супутники, що відправляють дані на ваш девайс.

До 2000 року алгоритм роботи GPS був свідомо більш грубим, оскільки була небезпека використання цієї системи у військових цілях.

Що впливає на точність GPS?

На роботу і точність GPS в спортивному годиннику впливає низка параметрів — тип поверхні (пагорби, гори, рівнина), наявність високих будівель або дерев навколо, атмосферні явища — всі вони можуть спотворювати роботу приладу, роблячи його менш точним, а отримання сигналу менш стабільним.

Наприклад, при подоланні одного і того ж маршруту в лісі взимку і влітку, годинник може зафіксувати різні треки.

Наявність висотних будівель на шляху бігуна також впливає на якість сигналу, який багато разів «відбивається» від стін будинків, і приймач в годиннику вважає, що ви перебуваєте далі від супутника, ніж насправді. Цей феномен «віддзеркалення» називається мультитреком, і алгоритми, що компенсують такі спотворення, поки недосконалі.

Військові GPS-системи «грішать» до 3.5 метра, а спортивний годинник — від 15 до 55 метрів. Тобто залежно від моделі годинника, місцевості та інших умов, ваш трек може бути намальований з таким відхиленням від фактичного маршруту.

Найкращу точність позиціонування дасть відкрита, вільна від «перешкод» місцевість, що навряд чи можливо у великих містах.

Чи потрібна абсолютна точність годинника з GPS?

Жодна з моделей не є абсолютно точною. Так, і суперточність спортивним годинникам не потрібна. На перший план тут виходять якість прийому сигналу, тривалість роботи, вміння розраховувати темп і швидкість бігу.

Чим довша дистанція, тим більша розбіжність у визначенні її тривалості.

Режим заощадження енергії (отримання GPS-сигналу з різною частотою), який є в таких годинниках, як Suunto Spartan, також погіршує точність треку.

З розвитком технологій похибка накладання маршруту зменшується, і зараз різниця у вимірюваній дистанції у годинниках різних виробників не перевищує 1-2%.

Чому іноді сигнал ловиться довше?

18 речей, які всі бігуни просто терпіти не можуть 5 — Коли твій годинник довго не може знайти супутник

Якщо використовувати годинник в незнайомій місцевості вперше, вам може знадобитися більше часу для отримання сигналу. Це відбувається тому, що ваш GPS-годинник «не знає», де зараз знаходиться супутник.

У багатьох годинниках є алгоритм передбачення розташування супутника («альманах»), ці дані придатні обмежено-короткий час, але вони оновлюються після синхронізації годинника з комп’ютером або телефоном.

Смартфон, годинник чи фітнес-трекер?

Всі смартфони мають вбудований GPS і підтримують десятки спортивних додатків, що робить їх тимчасовою альтернативою спортивним годинникам.

Попри порівнювану з годинниками точність GPS, можливість слухати музику під час бігу, фотографувати, і сумісність з низкою нагрудних датчиків пульсу, певні недоліки роблять смартфон не найкращим партнером для тренувань:

смартфони важчі і більш громіздкі, ніж годинник;
для роботи з сенсорним екраном потрібні спеціальні рукавички (іноді і вони не спрацьовують), а в дощ і сніг телефоном важко користуватися;
смартфон швидше розряджається;
не беручи до уваги кількох винятків у вигляді топових моделей, смартфони не захищені від вологи (зокрема, і від вашого поту);
є думка, що зберігання його в поясній сумці погіршує точність сигналу (найчастіше не критично), і для впевненого прийому GPS потрібно тримати або закріпити смартфон на руці.

Фітнес-браслети — певна перехідна ланка між смартфонами і спортивним годинником. Їхня основна відмінність полягає у використанні акселерометра, який вимірює пройдену відстань з урахуванням кількості зроблених кроків.

Фітнес-трекери не такі точні, як пристрої з GPS, і кількість вимірюваних параметрів в них невелика. Екран мікроскопічно малий (а то й зовсім відсутній), і контроль додатків або параметрів під час бігу часто просто неможливий.

Як альтернативу біговим годинникам їх розглядати не варто. Фітнес-трекери краще підійдуть для моніторингу життя і нечастих пробіжок (коли точність в оцінці відстані не така важлива).

Тому якщо ви тільки почали займатися бігом, наприклад, робите пробіжки час від часу, то цілком нормально використовувати для цього телефон. Але якщо ви вже відчули незручності від бігу з громіздким девайсом або плануєте бігати частіше/більше, радимо задуматися про простий годинник з GPS-датчиком.

А ще якщо ви зацікавилися темою GPS-навігації і хочете дізнатися більше, ніж розказано в цій статті, рекомендуємо подивитися це відео.

Рубрика «На пульсі» виходить за підтримки бренду Suunto. Використовуючи промокод «Ногибоги», ви отримаєте знижку 5% на будь-який годинник з колекції Suunto Spartan.